荷載接觸形式對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)的影響分析*

顏可珍，趙曉文，石挺巍，劉 俊

(湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

荷載接觸形式對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)的影響分析*

顏可珍，趙曉文，石挺巍，劉 俊

(湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)模型通常將車輛荷載假定為圓形、橢圓形、矩形，與實(shí)際路面結(jié)構(gòu)在非均布荷載作用下的真實(shí)受力狀態(tài)有一定的區(qū)別。應(yīng)用3D-Move Analysis有限層軟件，建立黏彈性材料特性下力學(xué)響應(yīng)模型，對(duì)比分析了靜載和動(dòng)載情況下，不同荷載接觸形式對(duì)路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力、路表彎沉、面層底部拉應(yīng)力、土基頂部壓應(yīng)變最大值及位置的影響；分析了水平力系數(shù)和軸載變化時(shí)，各指標(biāo)最大值的變化規(guī)律。結(jié)果表明：不同荷載狀態(tài)、荷載接觸形式作用下，各力學(xué)指標(biāo)最大值及位置有較大的區(qū)別；汽車勻速行駛時(shí)，按照傳統(tǒng)靜載計(jì)算結(jié)果進(jìn)行力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的；汽車制啟動(dòng)時(shí)，計(jì)算結(jié)果比靜載偏大，并隨著水平力系數(shù)的增加持續(xù)增大，仍按傳統(tǒng)靜載結(jié)果設(shè)計(jì)容易導(dǎo)致車轍、疲勞開裂等早期損壞現(xiàn)象；不同荷載接觸形式，各力學(xué)指標(biāo)均隨軸載的增加而增大。

道路工程；荷載接觸形式；有限層方法；力學(xué)指標(biāo)

0 引 言

傳統(tǒng)瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)模型通常將車輛荷載假定為圓形、橢圓形、矩形，這些荷載形式在一定程度上反映了輪胎-路面間荷載傳遞規(guī)律，但與實(shí)際路面結(jié)構(gòu)在非均布荷載作用下的真實(shí)受力狀態(tài)有一定的區(qū)別。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)荷載狀態(tài)、荷載分布特性不同時(shí)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了一系列的研究，如董澤蛟等[1]建立有限元模型分析了三向非均布荷載作用下路面動(dòng)力響應(yīng)分析；李江等[2]分析了均布移動(dòng)荷載作用下車速對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響；陳俊等[3]對(duì)比分析了不同荷載狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)。已有研究中，對(duì)不同荷載狀態(tài)下實(shí)測(cè)非均布荷載與假定均布荷載之間的對(duì)比分析還比較少。因此，有必要研究荷載狀態(tài)、荷載分布特性不同時(shí)對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)的影響規(guī)律。應(yīng)用3D-Move Analysis有限層軟件，研究靜載和動(dòng)載情況下，不同荷載接觸形式對(duì)路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力、路表彎沉、面層底部拉應(yīng)力、土基頂部壓應(yīng)變的影響，同時(shí)考慮了水平力系數(shù)和軸載胎壓因素的影響。提出不同荷載狀態(tài)下，荷載接觸形式對(duì)各指標(biāo)的影響規(guī)律，為今后瀝青路面的設(shè)計(jì)提供有效的理論依據(jù)。

1 有限層計(jì)算假定

應(yīng)用3D-Move Analysisy有限層軟件分析荷載接觸形式對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)的影響?，F(xiàn)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層及材料特性作出假設(shè)：有限層方法將每個(gè)路面層視為一個(gè)連續(xù)體，路基層在水平方向和深度方向均無限，其他各層在水平方向?yàn)闊o限[4]；材料特性(包括黏彈性)同樣可以適應(yīng)；不考慮路面結(jié)構(gòu)自重的影響；各層系統(tǒng)之間保持完全連續(xù)的接觸狀態(tài)。

2 有限層模型建立

2.1 有限層基本原理

3D-MoveAnalysis是由美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)研究開發(fā)的一款道路結(jié)構(gòu)性能分析軟件，應(yīng)用連續(xù)有限層原理分析車輛荷載作用下瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而評(píng)價(jià)瀝青路面的使用性能。瀝青路面結(jié)構(gòu)有限層計(jì)算模型如圖1，其中X方向?yàn)樾熊嚪较?，Y方向?yàn)槁访鏅M斷面方向，Z方向?yàn)榇怪庇诼访娴纳疃确较颉?/p>

圖1 瀝青路面結(jié)構(gòu)有限層計(jì)算模型Fig. 1 Finite layer calculation model of asphalt pavement structure

路面負(fù)載以一定速度V移動(dòng)時(shí)，位移和應(yīng)力響應(yīng)用傅里葉變換公式可以寫成：

(1)

(2)

式中：μ為位移；Unm表示位移變化點(diǎn)；n和m為諧波；σij為張拉應(yīng)力；ρ為質(zhì)量密度。

2.2 荷載及作用形式

計(jì)算模型假設(shè)了4種荷載接觸形式：圓形荷載、橢圓形荷載、矩形荷載、實(shí)測(cè)非均布荷載，荷載接觸形式及實(shí)測(cè)非均布垂直壓力分布情況如圖2、圖3。車輛荷載采用現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)軸載100 kN，計(jì)算胎壓為0.7 MPa，動(dòng)載情況下考慮豎向荷載和水平荷載，水平荷載按豎向力乘以水平力系數(shù)計(jì)算。

圖2 荷載接觸形式(單位：mm)Fig. 2 The contact form of load

圖3 實(shí)測(cè)非均布垂直壓力分布情況Fig. 3 The distribution of the measured non-uniform contact stress

2.3 路面結(jié)構(gòu)參數(shù)

路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)如表1，根據(jù)黏彈性理論，環(huán)境溫度、頻率對(duì)瀝青混合料特性有極大的影響[5]。參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的研究[6]，瀝青混合料不同狀態(tài)下動(dòng)態(tài)模量取值見表2。

表1 路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)

表2 瀝青混合料不同狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)模量

3 有限層模擬結(jié)果分析

分析了靜載和動(dòng)載情況下，不同荷載接觸形式對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力、路表彎沉、面層底部拉應(yīng)力、土基頂部壓應(yīng)變的影響。動(dòng)載計(jì)算模型以車速32 km/h、水平力系數(shù)0.3為例，沿輪跡橫向響應(yīng)點(diǎn)位置如圖4。

圖4 沿輪跡橫向響應(yīng)點(diǎn)位置Fig. 4 Location of the wheel track point along the lateral response

3.1 剪應(yīng)力響應(yīng)分析

瀝青路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力是控制路面車轍的主要指標(biāo)之一，針對(duì)瀝青層最大剪應(yīng)力、剪應(yīng)力位置進(jìn)行分析，不同荷載形式作用下剪應(yīng)力分布情況如圖5、圖6。

圖5 靜載下剪應(yīng)力橫向及深度分布情況Fig. 5 Shear stress under static load in transverse and depth distribution

由圖中可以看出：兩種荷載情況下，剪應(yīng)力值沿輪跡橫向位置均先增大后減小，在輪跡中心處達(dá)到最大，剪應(yīng)力曲線關(guān)于輪隙中心對(duì)稱，距離輪隙中心足夠遠(yuǎn)時(shí)影響可以忽略；靜載情況下，不同荷載形式剪應(yīng)力均在路表處最大，其中圓形荷載作用下的剪應(yīng)力值最大，非均布荷載剪應(yīng)力值次之，前者比后者大1.7%，表明靜載情況下圓形荷載計(jì)算剪應(yīng)力值與實(shí)際相接近且偏于安全；動(dòng)載情況下，不同荷載形式剪應(yīng)力均在距路表20 mm處最大，其中圓形荷載比橢圓形、矩形、非均布荷載作用下的剪應(yīng)力值分別大3.2%，6.7%，18.7%，表明動(dòng)載情況下圓形均布荷載計(jì)算剪應(yīng)力值偏于保守，矩形荷載接近實(shí)際荷載情況且偏安全。

圖6 動(dòng)載下剪應(yīng)力橫向及深度分布情況Fig. 6 Shear stress under dynamic load in transverse and depth distribution

3.2 路表彎沉響應(yīng)分析

我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[7]以路表容許彎沉值作為整體強(qiáng)度設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。筆者針對(duì)最大路表彎沉、路表彎沉位置進(jìn)行分析，不同荷載形式作用下路表彎沉分布情況如圖7、圖8。

圖7 靜載下路表彎沉橫向分布情況Fig. 7 Road surface deflection under static load in transverse distribution

圖8 動(dòng)載下路表彎沉橫向分布情況Fig. 8 Road surface deflection under dynamic load in transverse distribution

由圖中可以看出：與剪應(yīng)力相同，路表彎沉值沿輪跡橫向位置先增大后減小，在輪跡中心處達(dá)到最大，路表彎沉曲線關(guān)于輪隙中心對(duì)稱；靜載情況下，非均布荷載作用下的路表彎沉值最大，圓形荷載彎沉值次之，前者比后者大6.4%，表明靜載情況下圓形荷載計(jì)算彎沉值與實(shí)際相比差別較大，偏不安全；動(dòng)載情況下，非均布荷載比矩形、橢圓形、圓形荷載作用下的路表彎沉值分別大0.9%,8.4%,10.2%，表明現(xiàn)行規(guī)范中使用圓形均布荷載計(jì)算彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)不符合實(shí)際情況，矩形荷載更接近實(shí)際荷載情況，仍偏不安全。

3.3 面層底部拉應(yīng)力響應(yīng)分析

路面設(shè)計(jì)時(shí)面層底部拉應(yīng)力是路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。針對(duì)面層底部最大拉應(yīng)力、拉應(yīng)力位置進(jìn)行分析，不同荷載形式作用下面層底部拉應(yīng)力分布情況如圖9、圖10。

圖9 靜載下面層底部拉應(yīng)力橫向分布情況Fig. 9 The transverse distribution tensile stress at the bottom of the layer under the static load

由圖中可以看出：與剪應(yīng)力相同，面層底部拉應(yīng)力沿輪跡橫向位置先增大后減小，在輪跡中心處達(dá)到最大，拉應(yīng)力曲線關(guān)于輪隙中心對(duì)稱；兩種荷載情況下，圓形荷載作用下的面層底部拉應(yīng)力均大于其他荷載形式，表明現(xiàn)行規(guī)范采用圓形荷載進(jìn)行面層底部拉應(yīng)力指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的，同時(shí)橢圓形、矩形荷載作用下的面層底部拉應(yīng)力與非均布荷載相差很小，因此可以利用橢圓形、矩形接觸形式來計(jì)算實(shí)際荷載作用時(shí)面層底部拉應(yīng)力的大小。

圖10 動(dòng)載下面層底部拉應(yīng)力橫向分布情況Fig. 10 The transverse distribution tensile stress at the bottom of the layer under the dynamic load

3.4 土基頂部壓應(yīng)變響應(yīng)分析

土基頂部壓應(yīng)變是控制粒料基層永久變形和路面車轍的重要指標(biāo)。筆者針對(duì)土基頂部最大壓應(yīng)變、壓應(yīng)變位置進(jìn)行分析，不同荷載形式作用下土基頂部壓應(yīng)變分布情況如圖11、圖12。

圖11 靜載下土基頂部壓應(yīng)變橫向分布情況Fig. 11 Subgrade top compressive strain under static load in transverse distribution

由圖中可以看出：兩種荷載情況下，土基頂部最大壓應(yīng)變位置在輪隙中心處，隨距輪隙中心水平距離的增大而減小，壓應(yīng)變曲線關(guān)于輪隙中心對(duì)稱；靜載和動(dòng)載情況下，均有圓形荷載作用下的土基頂部壓應(yīng)變最大，非均布荷載作用下的土基頂部壓應(yīng)變最小，表明采用圓形均布荷載進(jìn)行土基頂部壓應(yīng)變指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的，矩形荷載比非均布荷載情況作用下的土基壓應(yīng)變分別大1.0%，1.7%，表明矩形荷載比較接近實(shí)際荷載情況且偏于安全，因此可以利用矩形接觸形式來估計(jì)實(shí)際荷載作用時(shí)土基頂部壓應(yīng)變的大小。

圖12 動(dòng)載下土基頂部壓應(yīng)變橫向分布情況Fig. 12 Subgrade top compressive strain under dynamic load in transverse distribution

4 影響因素分析

車輛行駛過程中，路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)受汽車制啟動(dòng)水平力大小、軸載等因素的影響[8-10]。根據(jù)已確定的剪應(yīng)力、路表彎沉、面層底部拉應(yīng)力、土基頂部壓應(yīng)變最大值位置，分析了水平力系數(shù)和軸載變化時(shí)各指標(biāo)的變化規(guī)律。

4.1 水平力系數(shù)影響分析

分析了不同水平力系數(shù)作用下各指標(biāo)的變化規(guī)律，并與靜載情況進(jìn)行了對(duì)比。計(jì)算模型選取軸載100 kN、胎壓0.7 MPa、速度32 km/h，結(jié)果見圖13。

由圖中可以看出：① 水平力系數(shù)對(duì)剪應(yīng)力的影響較大，水平力系數(shù)較小(0≤f≤0.3)時(shí)，非均布荷載作用下剪應(yīng)力最??；水平力系數(shù)較大(f≥0.5)時(shí)，非均布荷載作用下剪應(yīng)力最大且較其他荷載形式增長(zhǎng)幅度明顯；② 水平力系數(shù)變化時(shí)，不同荷載接觸形式對(duì)路表彎沉、面層底部拉應(yīng)力和土基頂部壓應(yīng)變的變化規(guī)律相同；③ 當(dāng)汽車勻速行駛(f=0)時(shí)，各力學(xué)指標(biāo)均比傳統(tǒng)靜載下計(jì)算結(jié)果要小，此時(shí)按照靜載下計(jì)算結(jié)果進(jìn)行力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的；④ 當(dāng)汽車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，各力學(xué)指標(biāo)均比傳統(tǒng)靜載下的計(jì)算結(jié)果要大，并隨著水平力系數(shù)的增加持續(xù)增大。因此，對(duì)于汽車制動(dòng)頻繁的路段，如果仍按照傳統(tǒng)靜載計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，容易導(dǎo)致車轍、疲勞開裂等早期損壞現(xiàn)象。

4.2 軸載影響分析

分析了不同軸載作用下各指標(biāo)的變化規(guī)律，計(jì)算模型選取胎壓0.7 MPa、水平力系數(shù)0.3、速度32 km/h，計(jì)算結(jié)果見圖14。

圖13 不同水平力系數(shù)作用下各指標(biāo)變化情況Fig. 13 Variation of all indicators with different horizontal force coefficients

圖14 不同軸載作用下各指標(biāo)變化情況Fig. 14 Variation of all indictors under different axial load conditions

由圖中可以看出：① 軸載變化時(shí)，不同荷載接觸形式下各指標(biāo)的變化規(guī)律相同；② 軸載對(duì)剪應(yīng)力的影響較大，軸載從80 kN增大到160 kN時(shí)，實(shí)測(cè)非均布荷載剪應(yīng)力由187.43 kPa增加到413.66 kPa，增長(zhǎng)幅度達(dá)120.7%；③ 軸載對(duì)路表彎沉的影響較大，軸載從80 kN增大到160 kN時(shí)，實(shí)測(cè)非均布荷載路表彎沉增大63.6%；④ 軸載對(duì)面層底部拉應(yīng)力的影響較小，軸載從80 kN增大到160 kN時(shí)，實(shí)測(cè)非均布荷載面層底部拉應(yīng)力增大29.7%；⑤ 軸載對(duì)土基頂部壓應(yīng)變的影響較大，軸載從80 kN增大到160 kN時(shí)，實(shí)測(cè)非均布荷載土基頂部壓應(yīng)變?cè)龃?2.4%。

5 結(jié) 論

根據(jù)上述分析，得到以下結(jié)論：

1)沿輪跡橫向不同位置處響應(yīng)值大小不同，剪應(yīng)力、路表彎沉和面層底部拉應(yīng)力峰值位置在輪跡中心處，土基頂部壓應(yīng)變峰值位置在輪隙中心處；沿瀝青層深度不同處剪應(yīng)力值大小不同，靜載情況下不同荷載形式剪應(yīng)力均在路表處最大，動(dòng)載情況下不同荷載形式剪應(yīng)力均在距路表20 mm處最大。

2)靜載情況下，圓形荷載計(jì)算剪應(yīng)力值最大，非均布荷載次之，選用圓形荷載進(jìn)行剪應(yīng)力指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的；動(dòng)載情況下，非均布荷載計(jì)算剪應(yīng)力值小于其他荷載形式，矩形荷載最接近實(shí)際荷載情況且偏于安全，可以利用矩形荷載接觸形式來估計(jì)實(shí)際荷載作用時(shí)剪應(yīng)力的大小。

3)無論靜載或動(dòng)載，非均布荷載作用下的路表彎沉值最大，其他荷載接觸形式計(jì)算彎沉值較實(shí)際荷載情況均不同程度的偏小。

4)無論靜載或動(dòng)載，選用圓形荷載進(jìn)行面層底部拉應(yīng)力指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的，可以利用橢圓形、矩形荷載接觸形式來估計(jì)實(shí)際荷載作用時(shí)面層底部拉應(yīng)力的大小。

5)無論靜載或動(dòng)載，選用圓形、橢圓形荷載進(jìn)行土基壓應(yīng)變指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的，矩形荷載最接近實(shí)際荷載情況且偏于安全，可以利用矩形荷載接觸形式來估計(jì)實(shí)際荷載作用時(shí)土基頂部壓應(yīng)力的大小。

6)汽車勻速行駛時(shí)，按照傳統(tǒng)靜載計(jì)算結(jié)果進(jìn)行力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)是偏于安全的；汽車制動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)，計(jì)算結(jié)果比靜載偏大，并隨著水平力系數(shù)的增加持續(xù)增大，仍按傳統(tǒng)靜載結(jié)果設(shè)計(jì)容易導(dǎo)致車轍、疲勞開裂等早期損壞現(xiàn)象。

7)隨著軸載的增加，不同荷載接觸形式作用下的剪應(yīng)力、路表彎沉、面層底部拉應(yīng)力、土基頂部壓應(yīng)變均相應(yīng)增大，符合力學(xué)基本規(guī)律。

[1] 董澤蛟, 譚憶秋, 歐進(jìn)萍. 三向非均布移動(dòng)荷載作用下瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)分析[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2013，46(6)：122-130.

DONG Zejiao，TAN Yiqiu，OU Jinping. Dynamic response analysis of asphalt pavement under three-directional nonuniform moving load[J].ChinaCivilEngineeringJournal,2013，46(6)：122-130.

[2] 李江, 王曉濤, 余勝軍. 不同車速下瀝青路面結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)[J]. 公路交通科技, 2015,32(8)：6-11.

LI Jiang，WANG Xiaotao，YU Shengjun. Dynamic responses of asphalt pavement structure to different vehicle speeds[J].JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopment，2015,32(8)：6-11.

[3] 陳俊, 陳景雅,劉云,等. 不同形式荷載下瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的對(duì)比分析[J]. 公路, 2013(8)：138-144.

CHEN Jun，CHEN Jingya，LIU Yun,et al. Comparative analysis of mechanical response of asphalt concrete pavement to different loads[J].Highway,2013(8)：138-144.

[4] SIDDHARTHAN R V, YAO J, SEBAALY P E. Pavement strain from moving dynamic 3d load distribution[J].JournalofTransportationEngineering, 1998，124(6), 557-566.

[5] 閆振林, 胡霞光, 肖昭然. 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量預(yù)估模型研究[J]. 公路, 2008(1)：175-179.

YAN Zhenlin, HU Xiaguang，XIAO Zhaoran. Current status and future trends of aggregate grading design theory[J].Highway, 2008(1)：175-179.

[6] SIDDHARTHAN R, ZAFIR Z, NORRIS G M. Moving load response of layered soil. 1：formulation[J].JournalofEngineeringMechanics,1993， 119(10)：2052-2071.

[7] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范：JTGD50—2006[S].北京：人民交通出版社,2006.

CCCC Highway Consultants Chinese.HighwayAsphaltPavementDesignSpecification：JTGD50—2006[S]. Beijing：China Communications Press,2006.

[8] 馬新, 郭忠印, 李志強(qiáng),等. 動(dòng)載作用下瀝青路面的剪切破壞機(jī)理[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2009,22(6)：34-39.

MA Xin,GUO Zhongyin,LI Zhiqiang,et al.Shear destruction mechanism of asphalt pavement under moving load[J].ChinaJournalofHighwayandTransport,2009,22(6)：34-39.

[9] 董忠紅, 呂彭民. 軸載與速度對(duì)半剛性瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)的影響[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008, 28(1)：32-36.

DONG Zhonghong,LV Pengmin. Influence of axis’s load and speed on dynamic response of semi-rigid base of asphalt pavement[J].JournalofChang’anUniversity(NaturalScienceEdition),2008, 28(1)：32-36.

[10] 張衛(wèi)兵. 超載作用下瀝青路面設(shè)計(jì)方法及合理結(jié)構(gòu)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué), 2009.

ZHANG Weibing.StudyofDesignMethodandSuitableStructureoftheAsphaltPavementunderOver-loadCondition[D]. Chongqing：Chongqing Jiaotong University,2009.

(責(zé)任編輯：朱漢容)

Influence of Contact Form of Load on Mechanical Index of Pavement Structure

YAN Kezhen, ZHAO Xiaowen, SHI Tingwei, LIU Jun

(School of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, Hunan, P. R. China)

In traditional asphalt pavement structure mechanical model, the vehicle load was usually assumed as round, oval, rectangular, which had a certain difference with the actual pavement structure under non-uniform load of the real stress. Finite layer software 3D-Move Analysis was applied to set up the mechanical response model with viscoelastic material properties. Influence of different load contact forms on the shear stress of pavement structure, the road surface deflection, the tensile stress at the bottom of surface and the maximum compressive strain and position of subgrade top was comprised and analyzed under static load and dynamic load. The variation rule of the maximum value of each index was analyzed, when the horizontal force coefficient and axial load was changed. The results show that the maximum value and position of each mechanical index is quite different under different load state and contact form of load. When the vehicle drives at a constant speed, the mechanical index design in accordance with the traditional static load calculation is inclined to be safe. When vehicle brakes and starts up, the calculation result is larger than that with static load, and it continuously increases with the increase of horizontal force coefficient. Therefore, the design still according to the traditional static load results easily causes early damage phenomena such as rutting and fatigue crack. With different contact form of load, all mechanical indexes increase with the increase of axle load.

highway engineering; contact form of load; finite layer method; mechanical index

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.04.05

2015-12-30；

2016-01-19

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50808077,51278188)

顏可珍(1975—)，男，湖南桃江人，教授，博士，主要從事路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及路面材料方面的研究。E-mail：yankz@hnu.edu.cn。

U416.01

A

1674-0696(2017)04-023-07